Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Сборник заданий по почвоведению. Учебное пособие
.pdf
Окончание таблицы 12
Показатели
Отношение запасов
органического вещества
в подстилке и в минеральном
профиле
Содержание гумуса
в гумусовых (поверхностных)
горизонтах, %
Запас гумуса в слоях 0–20 см
(0–100 см), т/га
Обогащенность гумуса азота,
по отношению С:N
Степень гумификации
органического вещества,
(С
Тип гумуса, С
гк:Собщ
)·100 %
гк:Сфк
Уровень, характер
проявления
Распределение:
эктоморфное
мезоморфное
эндоморфное
Очень высокое
Высокое
Среднее
Низкое
Очень низкое
Очень высокий
Высокий
Средний
Низкий
Очень низкий
Очень высокая
Высокая
Средняя
Низкая
Очень низкая
Очень высокая
Высокая
Средняя
Слабая
Очень слабая
Гуматный
Фульватно-гуматный
Гуматно-фульватный
Фульватный
Градации
показателя
> 1
Около 1
< 1
> 10
6–10
4–6
2–4
< 2
> 200 (> 600)
150–200 (400–600)
100–150 (200–400)
50–100 (100–200)
< 50 (< 100)
> 5
5–8
8–11
11–14
< 14
> 40
30–40
20–30
10–20
< 10
> 2
1–2
0,5–1
< 0,5
Численным выражением гумусного состояния почв является
баланс гумуса.
Приходная часть баланса гумуса состоит из гумуса синтезированного (ГС). Сырьем для синтеза гумуса являются пожнивные
и корневые остатки (ПКО).
Количество синтезированного гумуса из ПКО определяется по
формуле 7:
91
ГС = ПКО·kг, (7)
где Г
– гумус синтезированный, т/га;
С
ПКО – пожнивные и корневые остатки, т/га;
k
– коэффициент гумификации (табл. 13).
г
Таблица 13 – Коэффициент гумификации растительных остатков
Растительные остатки
Зерновые и зернобобовые,
однолетние травы
Многолетние травы 0,18 0,22
Чернозем выщелоченный
и обыкновенный
0,15 0,20
Серые лесные
Расходная часть баланса гумуса определяется потерями под
влиянием эрозионных процессов и минерализацией гумуса микроорганизмами.
Обратным процессом синтезу гумуса является его минерализация микроорганизмами. Интенсивность минерализации зависит от
ресурсов тепла, влаги и аэрации почвы. Чтобы определить потери
гумуса на минерализацию, определяются валовые запасы его в т/га
в биологически активном слое по формуле 8:
ЗГ = Г·h·ß, (8)
где ЗГ – запасы гумуса, т/га;
Г – содержание гумуса в биологически активном слое, %;
h – мощность биологически активного слоя, см;
ß – плотность естественного сложения, г/см
3
.
Затем гумус минерализованный определяют по формуле 9:
Г
= ЗГ·kм, (9)
м
где Г
– гумус минерализованный, т/га;
м
ЗГ – валовые запасы гумуса, т/га;
k
– коэффициент минерализации (табл. 14).
м
92
Таблица 14 – Коэффициент минерализации гумуса
Коэффициент минерализации
Тип почвы
Чернозем
выщелоченный
пар пропашные
0,032 0,022 0,011 0,006
сплошного
сева
многолетние
травы
После определения приходной и расходной составляющих
гумуса рассчитывается его баланс по формуле 10:
Б
= Гс – Гм. (10)
г
Если баланс гумуса положительный, то это свидетельствует об
улучшении свойств почвы, о хорошей окультуренности и расширенном воспроизведении плодородия.
Если баланс отрицательный, то это следствие агрогенной деградации почвы и снижения ее плодородия. Для оптимизации гумусного состояния необходимо внесение органических удобрений. Доза
органического удобрения для создания бездефицитного баланса
гумуса рассчитывается по формуле 11:
Д
= Б/k
к
, (11)
г.у
где Д
– компенсационная доза органических удобрений, т/га;
к
Б – баланс гумуса, т/га;
k
– коэффициент гумификации органического удобрения (табл. 13).
г.у
Потребность в органических удобрениях на общую площадь
земельного участка определяют по формуле 12:
П = Д·S, (12)
где П – потребность в органических удобрениях, т;
Д – доза органического удобрения, т/га;
S – площадь земельного участка, га.
Почвенный покров как компонент биосферы выполняет функцию универсального аккумулятора и экономного распределителя
93
наиболее ценной для поддержания жизни части энергии, связанной
в гумусе и необходимой для нормального обмена и круговорота веществ в природе.
Основным источником поступления энергии в почву является
солнечная радиация. Но только от 0,5 до 5 % всей достигающей поверхности Земли солнечной радиации используется фотосинтезирующими организмами.
В естественных условиях затраты солнечной энергии на почвообразование определяются радиационным балансом, величиной относительного увлажнения и биологической активностью биогеоценоза. В агроэкосистеме на эту величину будут также влиять антропогенная энергия и продуктивность сельскохозяйственных посевов.
Одним из важнейших этапов выяснения закономерностей и механизмов гумификации и почвообразования в системе солнечная радиация – растение – почва является учет энергетических запасов
и потока энергии. В. Р. Волобуевым были разработаны основы энергетики почвообразования, энергетика биохимических процессов
превращения органического вещества почв, всесторонне рассмотрена С. А. Алиевым.
Энергетический потенциал почвы по гумусу рассчитывается
путем перевода процентного содержания гумуса в т/га, а затем в млн
ккал/га по формуле (13) Алиева:
Г млн.ккал/га = 517,2·Г т/га. (13)
Для простоты расчета формула Алиева преобразована в следующую формулу 14:
Г Дж/га = Г т/га·21,654. (14)
В условиях земледельческого использования почв на режим органического вещества значительное влияние оказывают севооборот
(набор и чередование культур), обработка и применение удобрений.
Влияние сельскохозяйственных культур зависит от их биологических особенностей и технологии возделывания. С биологическими особенностями культур связаны количество и состав корневых и пожнивных органических остатков как важнейшей приходной
части баланса гумуса в пахотной почве.
94
Наиболее благоприятное влияние на режим органического вещества и баланс гумуса оказывают многолетние травы. Они оставляют большую часть синтезированного ими органического вещества после уборки, имеют более продолжительный период прижизненного воздействия на органическое вещество почвы (в форме корневых выделений и корневых волосков), чем однолетние злаковые.
Обогащенность органических остатков многолетних трав азотом
выделяет их как благоприятную и лабильную форму свежего органического вещества, поступающего в почву.
Зерновые культуры уступают бобовым травам по содержании
азота и оснований в их органических остатках. С урожаем отчуждается большая доля созданного ими органического вещества.
Пропашные культуры уступают злаковым по количеству послеуборочных остатков, а минерализация гумуса при их возделывании
значительно возрастает за счет неоднократных обработок. В связи
с этим потери гумуса в почвах под пропашными культурами более
высокие. Особенно неблагоприятно влияет на баланс гумуса содержание почвы под чистым паром. Растительные остатки в почву не
поступают. Почвы периодически обрабатывают. Поэтому значительно возрастают потери гумуса за счет его минерализации.
Примеры решения задач
Пример 1. Почва содержит 3,1 % органического вещества. Вычислите процентное содержание С и N в почве, если органическое
вещество содержит 60 % С и массовое отношение С/N равно 10/1.
Решение
В 100 г почвы содержится 3,1 г органического вещества, тогда
содержание углерода:
m(C) = (3,1/100)∙60 = 1,86 (г).
Содержание азота составляет одну десятую от содержания
углерода, значит
m(N) = m(C)/10 = 1,86/10 = 0,186 г.
Тогда процентное (мас.) содержание углерода и азота:
W(C) = (m(C)/100 )∙100 = 1,86 %; W(N) = (m(N)/100 )∙100 = 0,186 %.
Ответ: процентное содержание углерода и азота в почве равно
1, 86 % и 0,186 % соответственно.
95
Пример 2. В 1 м2 пахотного слоя почвы содержится 6,5 кг ор-
ганического углерода, а интенсивность дыхания почвы составляет
9 г СО
на дыхание? Средняя скорость выделении СО
СО
(м2∙сут). Какая часть органического углерода теряется в сутки
2
/(м2∙сут.), а содержание органического С поддерживается за счет
2
в течение года – 2,5 г
2
поступления органических остатков. Рассчитайте время оборота для
углерода.
Решение
Определим количество углерода {m(С)}, выделяющегося в виде
СО
при дыхании почвы. Рассчитаем количество углерода, которое
2
теряется при дыхании почвы в сутки, учитывая количество углерода,
содержащегося в одной молекуле СО
Для этого необходимо рассчитать молекулярную массу СО
М(СО
) = 12 + 2∙16 = 44 г/моль.
2
В 44 г СО
В 9 г СО
m(C)= (9∙M(C))/M(CO
где M(C) и M(CO
содержится 12 г углерода.
2
содержится m(C) углерода/(м2∙сут).
2
) – молекулярные массы углерода и углекислого газа.
2
) = 9∙12/44 = 2,45 [гС/(м2∙сут)],
2
.
2
.
2
Для того чтобы определить, какая часть углерода (р(С), %) теряется в сутки за счет дыхания почвы, необходимо перевести содержание органического углерода в почве из килограммов в граммы:
6,5 кг = 6500 г.
Тогда р(С) = m(C)/C
∙100 = (2,45∙100)/6,5∙103 = 0,038 (%).
орг.
Для расчета времени оборота углерода необходимо из средней
скорости выделения СО
в течение года определить среднюю ско-
2
рость выделения С органического. Составим пропорцию:
в 44 г СО
в 2,5 г СО2/(м2∙сут ) содержится Х г C
(выдел. при дыхании почвы) содержится 12 г C
2
орг.
.
орг.
Х(С) = 2,5∙12/44 = 0,681 (г/сут.).
В году 365 дней, значит за один год количество углерода, выделившегося в виде СО
при дыхании почвы, будет равно:
2
m(C) выдел. за год = 0,681 (г/сут.)∙365 = 248 г/ год.
Время, за которое при дыхании почвы из нее теряется 6500 г С
орг.
t = 6500/248 = 26,2 ( года).
Ответ: на дыхание теряется в сутки 0,038 % углерода; время
оборота углерода составляет 26,2 года.
96
Контрольные задачи
1. По предложенным данным (табл. 15) рассчитать баланс гумуса, запас гумуса в слое 0–20 см, энергетический потенциал почвы
по гумусу. Сделать выводы о содержании и запасах гумуса, о потребности в органических удобрениях.
Таблица 15 – Данные для определения гумусового состояния
и энергетического баланса
Угодье
Пашня (зерновые) 2,64 5,38 1,21
Многолетние травы 3 лет 6,64 5,52 1,20
Многолетние травы 15 лет 7,81 8,29 1,14
Целина 6,59 7,35 1,16
Поступающая
фитомасса, т/га
Гумус, % Плотность, г/см
3
2. Рассчитайте запас гумуса в слое 0–20 см, если известно, что
содержание гумуса в слое 0–15 см – 7,5 %, в слое 15–25 см – 5,4 %.
При этом плотность сложения в первом слое составляет 1,1 г/см
3
во втором – 1,2 г/см
.
3
3. Определить, как изменился запас гумуса в слое 20 см в течение 20 лет использования пашни. Если первоначально содержание
гумуса составляло 6,3 %, через 20 лет снизилось до 5,1 %. Плотность
3
сложения почвы также изменилась с 1,05 г/см
до 1,09 г/см3.
4. Чернозем выщелоченный за 50 лет использования в пашне
снизил содержание в пахотном слое гумуса с 8,0 до 6,0 %. Определить, на сколько снизился запас гумуса. Плотность пахотного слоя
3
0–20 см равна 1,1 г/см
.
5. В слое 0–26 см содержание гумуса составляет 4,84 %, в слое
26–32 см – 2,74 %, в слое 32–64 см – 1,69 %, в слое 34–102 см – следы
гумуса. Определите запас гумуса в слое 100 см, если плотность
сложения по горизонтам составила соответственно 1,32, 1,46, 1,46
3
и 1,57 г/см
.
6. Почва содержит 5,2 г органического вещества на 100 г
абс. сухой почвы. Вычислите содержание органического вещества
в граммах на 100 г воздушно-сухой почвы, если в воздушно-сухом
состоянии она содержала 2,3 г Н
О на 100 г абс. сухой почвы.
2
,
97
7. Чернозем выщелоченный за 20 лет снизил содержание гумуса (С
) с 8,0 % до 6,0 %. Сколько потребуется навоза, чтобы восста-
г
новить содержание гумуса? (мощность пахотного горизонта h = 25 см,
объемный вес d = 1,2 г/см
3
, стандартная влажность полуперепревшего
навоза – 51,5 %, коэффициент гумификации навоза = 0,2, валовое
содержание гумуса в т/га определяют по формуле: Mr = Cr∙h∙d.
8. Для выращивания сельскохозяйственных культур распахали
пастбище и использовали его в течение 30 лет. За этот период содержание органического углерода уменьшилось с 3,0 до 2,1 %. Если соотношение C:N остается равным 10:1, найдите, сколько минерального азота выделялось в среднем за год. Примите, что масса почвы
равна 2600 т/га.
9 Плодородие почв
Значение почвы как основного средства сельскохозяйственного
производства определяется ее основным свойством – плодородием.
Плодородие – это способность почвы удовлетворять потребность растений во всех необходимых им условиях (элементах питания, воде, воздухе, тепле и др.) для нормального роста и развития.
Развитие учения о плодородии почв связано с именем русского
почвоведа Василия Робертовича Вильямса. Он изучил формирование и развитие плодородия в ходе процесса почвообразования, показал взаимосвязь со свойствами почв и пути его повышения при сельскохозяйственном использовании.
Плодородие – особое специфическое свойство почвы, являющееся главным качественным отличительным признаком ее от горной породы. Плодородие является результатом почвообразования,
а при использовании в сельском хозяйстве – результатом окультуривания.
Виды почвенного плодородия
Различают следующие виды плодородия: естественное (природное), искусственное, эффективное (экономическое) и потенциальное.
Естественное плодородие – то плодородие, которым обладает
почва в природном состоянии без вмешательства человека. Естественное плодородие в одном случае может быть сравнительно высоким, в другом весьма низким, но всегда определяется сочетанием
и совместным влиянием природных факторов и процессов почвообразования. Естественным плодородием в чистом виде практически
обладают лишь целинные земли. Оно определяется биологической
продуктивностью, т.е. количеством растительной массы, создаваемой за год на единицу площади.
Искусственное плодородие – плодородие, которым обладает
почва в результате целенаправленного воздействия человека (обработки, удобрения, мелиорации и других приемов по окультуриванию). С момента, когда целинный участок вовлекается в оборот
и почва становится средством производства и продуктом труда
99
человека, она наряду с естественным приобретает искусственное
плодородие. В чистом виде оно возникает при создании субстратов
для выращивания растений в теплицах, парниках и т.п.
Искусственное плодородие свойственно всем в той или иной
мере окультуренным почвам. Однако как бы ни была высоко окультурена почва, она наряду с искусственным всегда обладает и естественным плодородием, обусловленным природными свойствами
почвы. Чем выше культура земледелия, тем больше изменились первоначальные качества почв и тем сильнее выражено в ней искусственное плодородие. Однако определить, какая часть плодородия
окультуренной почвы относится к ее естественному плодородию,
а какая к искусственному, невозможно. Эти два вида плодородия неразрывно связаны между собой и формируют эффективное (экономическое) плодородие.
Эффективное (экономическое) плодородие представляет собой ту часть плодородия почвы, которая реализуется в виде урожая растений. Оно является реальным выражением искусственного
и природного плодородия, вместе взятых, и представляет собой результат воздействия человека на почву в определенных социальноэкономических условиях. Следовательно, к основным факторам, от
которых зависит эффективное плодородие, относятся не только уровень природного плодородия, но в большей степени условия использования почв в производстве, уровень развития науки, техники и реализации их достижений, и растет вместе с ростом последних. Является частью потенциального плодородия почв.
Потенциальное плодородие – это суммарное плодородие почвы, определяемое ее приобретенными в процессе почвообразования или созданными (измененными) человеком свойствами. Характеризуется запасами элементов питания растений, формами их соединений и сложным взаимодействием всех других свойств, определяющих способность почвы в благоприятных условиях обеспечения
растений другими факторами – водой, воздухом, теплом (а это возможно при окультуривании) – длительное время мобилизовать в необходимых для растений количествах элементы питания и поддерживать высокий уровень эффективного плодородия. Огромное потенциальное плодородие имеет, например, луговой торфяник, после
осушения и освоения на нем получают очень высокие урожаи куль-
100
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]